酶工程 考试重点

第二章微生物发酵产酶

名词解释

酶生物合成的诱导作用：加入某些物质使酶的生物合成开始或加速进行的现象

酶生物合成的反馈阻遏作用：又称产物阻遏作用，是指酶催化反应的产物或代谢途径的末端产物使该酶的生物合成受到阻遏的现象

分解代谢物阻遏作用：是指某些物质（主要是指葡萄糖和其他容易利用的碳源等）经过分解代谢产生的物质阻遏某些酶（主要是诱导酶）生物合成的现象

判断组成酶or诱导酶受什么阻遏

固定化细胞：又称为固定化活细胞或固定化增殖细胞，指采用各种方法固定在载体上，在一定的空间范围进行生长、繁殖和新陈代谢的细胞

固定化原生质体：是指固定在载体上，在一定的空间范围内进行新陈代谢的原生质体

原生质体：是除去细胞壁后由细胞膜及包内物质组成的微球体。原生质体由于除去细胞壁这一扩散屏障，有利于胞内物质透过细胞膜分泌到细胞外，可以用于胞内酶等胞内产物的生产。

问答题

何为细胞产酶动力学，简述其动力学模型

产酶动力学主要研究发酵过程中细胞产酶速率以及各种因素对产酶速率的影响规律，主要为宏观产酶动力学。

根据细胞产酶模式的不同，产酶速率和细胞生长速率的关系也有所不同。

1)同步合成型的酶：其产酶与细胞生长欧联，在平衡期产酶速率为零，即非生长偶联的比

产酶速率β=0 方程： dE /dt=αμX

2)中期合成型的酶：在培养液中有阻遏物存在，α=0，无酶产生。在此阶段的产酶动力学

方程与同步合成型相同

3)滞后合成型：其合成模式为非生长偶联行，生长偶联的比产酶系数α=0 方程： dE

/dt=βX

4)延续合成型的酶：在细胞生长期和平衡期均可以产酶，产酶速率是生长偶联与非生长偶

联产酶速率之和（最理想状态）方程： dE /dt=αμX+βX

受mRNA抑制的模型：1）、2）

原核生物中酶生物合成的调节主要是转录水平的调节，与酶的生物合成密切相关的基因有4种：调节基因、启动基因、操纵基因和结构基因。结构基因与操纵基因、启动基因一起组成操纵子。原核生物中有两种类型操纵子：诱导性，如乳糖操纵子；阻遏型操纵子，如色氨酸操纵子。

1、发酵工艺流程（了解，考点较少）：细胞活化→细胞扩大培养→制作培养基（碳源、氮源、无机盐、生长因素）→分离纯化→酶

2、发酵工艺条件的控制

（1）培养基的配制调控

碳源：提供碳素化合物的营养物质；为细胞提供能量的能源

氮源：向细胞提供氮元素的营养物质

无机盐：提供细胞生命活动所必不可缺的各种无机元素，并对细胞内外的pH，氧化还原单位和渗透压其调节作用

生长因素：提供繁殖所必需的微量有机化合物，主要包括各种氨基酸、嘌呤、嘧啶、生物素。氨基酸是蛋白质的组分；嘌呤、嘧啶是核酸和某些辅酶或辅基的组分，维生素主要起辅酶作用；动植物生长激素则分别对动物细胞和植物细胞的生长、分裂起调节作用

（2）pH调节控制

细菌和放线菌的生长最适pH在中性或碱性范围（pH6.5-8.0）霉菌和酵母的最适生长pH为偏酸性（pH4-6）植物细胞生长的最适pH为5-6

细胞发酵产酶的最适pH与生长最适pH往往有所不同。细胞产酶的最适pH通常接近于该酶催化反应的最适pH。Eg：发酵生产碱性蛋白酶的最适pH为碱性（pH8.5-9.0）生产中性蛋白酶的pH以中性或微酸性（ph6.0-7.0）为宜，而酸性条件（pH4-6）有利于酸性蛋白酶的产生。

（3）温度的调节控制

有些细胞发酵产酶的最适温度与生长最适温度有所不同，而且往往低于生长最适温度。这是由于在较低的温度条件下，可以提高酶所对应的mRNA的稳定，增加酶生物合成的延续时间，从而提高酶的产量。枯草杆菌最适生长温度为34-37度，黑曲霉的最适生长温度为28-32度

（4）溶解氧的调节调控

细胞的生长、繁殖和生物合成过程需要大量能量，必须获得充足的氧气，发酵过程中尽量控制溶氧速率等于或稍高于好氧速率。

3、提高酶产量的措施

（1）添加诱导物（只针对诱导酶的发酵生产），可分为：酶的作用底物、酶的反应产物、酶作用底物的类似物（异丙基-β-硫代半乳糖苷IPTG、蔗糖甘油单棕榈酸酯）

（2）控制阻遏物的浓度是解除阻遏提高酶产量的有效措施

解除分解代谢产物阻遏方法：①控制可利用的碳源浓度②添加一定量的环腺苷酸cAMP

解除受代谢途径末端产物阻遏的方法：①控制末端产物的浓度的方法②对于非营养缺陷性菌株，可通过添加末端产物类似物的方法减少或者解除阻遏作用

（3）添加便面活性剂：有离子型（对细胞有毒害作用，一般不能在酶的发酵生产中添加培养基中）和非离子型（常用）

（4）添加产酶促进剂

综合分析题：

试通过所给实验现象，分析酶生物合成调控的特点（不知道怎么答。。。）

第四章

1、细胞破碎的方法：

2、酶提取的主要方法：

指的是借助于一定孔径的高分子薄膜，将不同大小、不同形状和不同特性的物质颗粒或分子进行分离的技术。

在酶生产中的应用：加压膜分离 1）微滤在酶的分离纯化过程中，可以通过微滤除去酶液中含有的微生物细胞等。 2）超滤是借助于超滤膜将不同大小的物质颗粒或分子分离的技术，主要用于分离病毒和各种生物大分子。不仅用于酶的分离纯化，同时还能达到酶液浓缩的目的，特别适用于液体酶制剂的生产。 3）反渗透主要用于分离各种离子和小分子物质，在无离子水的制备、海水淡化等方面也广泛应用。

5、层析分离方法

凝胶电泳的分类及其原理：聚丙烯酰胺凝胶和琼脂糖凝胶

7、离心分离：借助于离心机旋转所产生的离心力，使不同大小、不同密度的物质分离的技术过程。1）差速离心适用于大小和密度相差较大的颗粒 2）密度梯度离心使沉降系数比较接近的物质得以分离 3）等密度梯度离心

名词解释：

沉淀分离：是通过改变某些条件或添加某种物质，使酶的溶解度降低，而从溶液中沉淀析出，与其他溶质分离的过程。

凝胶层析：是指以各种多孔凝胶为固定相，利用流动相中所含各种组分的相对分子质量不同而达到物质分离的一种层析技术。

凝胶电泳：是以各种具有网状结构的多孔凝胶作为支持体的电泳技术。

双水相萃取：利用溶质在互不相容的两相中的溶解度不同而达到分离目的。